淺議電力輸電線路防雷問題

摘要：輸電線路和雷擊跳閘一直是困擾安全供電的一個難題，雷害事故幾乎占線路全部跳閘事故的一半以上。找到更有效的輸電線路防雷保護措施，是電力工作者關注的難題。基于此，通過對雷擊線路危害的分析，找出各種改善線路雷電性能的措施，以期確保電力輸電線路的安全可靠運行。

關鍵詞：電力；輸電線路；防雷

中圖分類號：TM862 文獻標志碼：A 文章編號：1000-8772（2013）01-0209-02

引言

110kV及以上架空輸電線路多建于空曠地帶或山上，在雷電活動極為頻繁的地區(qū)，一直受到雷擊故障的困擾。尤其是雷雨季節(jié)，雷擊跳閘率長期居高不下，嚴重地影響了架空輸電線路的安全、可靠運行。我國電網(wǎng)故障分類統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，多雷地區(qū)線路雷擊跳閘次數(shù)占總跳閘次數(shù)的40%～70%。因此，如伺切實有效地制定及改善架空輸電線路的防雷措施，已經成為確保線路安全、可靠運行的重要工作之一。

一、雷擊的形式及危害

輸電線路雷害的形式有兩種，一是感應雷，二是直擊雷。實際運行經驗表明：110kV及以上電壓等級的輸電線路雷害的原因則主要是根據(jù)經驗和故障現(xiàn)象進行分析，因而比較難做出準確判斷，這對于有針對性地采取防雷對策，十分不利。郊外線路因地面附近的空間電場受山坡地形等影響，其繞擊率約為平原線路的3倍，或相當于保護角增大8°。雷電對電力設備絕緣危害最大的是直擊雷過電壓，直擊雷過電壓的峰值很高，破壞性很強，在輸電線路上可能引起絕緣子閃絡、燒傷或擊穿；重者擊斷導線造成停電事故。

二、輸電線路防雷措施的原則

架空輸電線路雷害事故的形成通常要經歷這樣四個階段：輸電線路受到雷電過電壓的作用：輸電線路發(fā)生閃絡；輸電線路從沖擊閃絡轉變?yōu)榉€(wěn)定的工頻電壓；線路跳閘，供電中斷。針對雷害事故形成的四個階段，現(xiàn)代輸電線路在采取防雷保護措施時，要做到“四道防線”，即：

1.防直擊，就是使輸電線路不受直擊雷。

2.防閃絡，就是使輸電線路受雷后絕緣不發(fā)生閃絡。

3.防建弧，就是使輸電線路發(fā)生閃絡后不建立穩(wěn)定的工頻電弧。

4.防停電，就是使輸電線路建立工頻電弧后不中斷電力供應。

三、如何改進輸電線路防雷保護

1.輸電線路架設避雷線

輸電線路架設避雷線是輸電線路防雷保護的最基本和最有效的措施。避雷線的主要作用是防止雷直擊導線，具有以下作用：一是分流作用，以減小流經桿塔的雷電流，從而降低塔頂電位。二是通過對導線的耦合作用可以減小線路絕緣子的電壓。三是對導線的屏蔽作用還可以降低導線上的感應過電壓。線路電壓越高，采用避雷線的效果越好，而且避雷線在線路造價中所占的比重也越低。因此，110kV及以上電壓等級的輸電線路都應全線架設避雷線。同時，為了提高避雷線對導線的屏蔽效果，減小繞擊率，避雷線對邊導線的保護角應做得小一些，一般采用200～30°。220kV及330kV雙避雷線線路應做到20°左右，500kV及以上的超高壓、特高壓線路都應架設雙避雷線，保護角在15°左右。

2.輸電線路安裝避雷針

安裝避雷針也是架空輸電線路常用的一種防雷措施。但是在實際應用中卻存在以下問題：一是由于避雷針而導致雷擊概率增大；二是保護范圍小。國內外不少防雷專家，對避雷針能向被保護物有多大的保護距離做了系統(tǒng)的研究，得出的結論是：“對一根垂直避雷針無法獲得十分肯定的保護區(qū)域。”從避雷針因側擊雷、繞擊雷造成事故的實例來分析，其保護范圍是不十分肯定的。由于避雷針的引雷作用，所以雷擊次數(shù)就會提高，當雷電被吸引到針上，在強大的雷電流沿針而流入大地的過程中，雷電流周圍形成的磁場會產生截應過電壓，它與雷電流的大小及變化速度成正比，與雷擊的距離成反比。而被保護物的自然屏蔽裝置對電磁感應或電磁干擾的屏蔽作用，不能達到有效屏蔽，使被保護區(qū)內的弱電設備因感應過電壓而損壞。

3.加強線路絕緣

由于輸電線路個別地段需采用大跨越高桿塔（如：跨河桿塔），這就增加了桿塔落雷的機會。高塔落雷時塔頂電位高，感應過電壓大，而且受繞擊的概率也較大。為降低線路跳閘率，可在高桿塔上增加絕緣子串片數(shù)，加大跨越檔導線與地線之間的距離，以加強線路絕緣。在35kV及以下的線路可采用瓷橫擔等沖擊閃絡電壓較高的絕緣子來降低雷擊跳閘率。

4.降低接地電阻

在電力系統(tǒng)中，以盡量降低接地電阻來提高線路的耐雷水平，比單純地增加絕緣效果更好。降低接地電阻的措施主要有兩種方法：一是增補地網(wǎng)；二是施放降阻劑。線路設計時并不是每基桿塔的土壤電阻率都經過實際測量，一般是根據(jù)經驗以及過往提供的數(shù)據(jù)，或者是根據(jù)桿塔所在的某個地段土壤電阻率的范圍值而設計的。而土壤的電阻率也可能會隨季節(jié)、氣候等因素的變化而產生變化。因此有時實測的接地電阻值比設計值要大，甚至大很多，達不到防雷要求的標準。所以應定期測量線路的土壤電阻率和接地電阻值，對新建的線路也是如此。

5.裝設消雷器

消雷器是一種新型的直擊雷防護裝置，在國內已有十余年的應用歷史，目前架空輸電線路上裝設的消雷器已有上千套，運行情況良好。雖然對消雷器的機理和理論還存在懷疑和爭論，但它確實能消除或減少雷擊的事實已被越來越多的人承認與接受。消雷器對接地電阻的要求不嚴，其保護范圍也遠比避雷針大。在實際裝設時，應認真解決好有關的各個環(huán)節(jié)中的問題。

6.采用中性點非有效接地方式

在我國35kV及以下電力系統(tǒng)中多采用中性點不接地或經消弧線圈接地的方式。這樣可使由雷擊引起的大多數(shù)單相接地故障能夠自動消除，不致引起相間短路和跳閘。而在二相或三相落雷時，由于先對地閃絡的一相相當于一條避雷線，增加了分流和對未閃絡相的耦合作用，使未閃絡相絕緣上的電壓下降，從而提高了線路的耐雷水平。因此，對35kV線路的鋼筋混凝土桿和鐵塔，必須做好接地措施。

7.運行管理

（1）加強對防雷設備、設施的定期巡視。架空輸電線路的防雷設備大多都位于野外，經常遭受外力破壞，這其中有人為（如盜竊）的因素也有自然的因素。因此，只有加強對防雷設備的巡視檢查，及時掌握其運行狀態(tài)，才能使防雷設備真正地達到防雷的效果。（2）定期對防雷設備、設施進行測試。結合線路工作，每年至少記錄一次線路避雷器記數(shù)的動作情況。線路避雷器運行2-3年應停電檢查一次。線路避雷器運行5年應停電進行直流1mA參考電壓及75%參考電壓下泄漏電流試驗，檢查避雷器本體是否有劣化現(xiàn)象。

結束語

隨著社會的發(fā)展進步，社會對架空輸電線路的可靠性要求越來越高。架空輸電線路防雷是一項非常普遍、非常復雜，而又非常重要的工作。目前理論和工程實踐的研究還在不斷深入，一些新的理論和工程實踐在逐漸地加以應用，對此，我們應進一步加強對防雷措施的探索。

（責任編輯：張娟）